परासरण और उत्सर्जन: धानी से वृक्क तक

परासरण (osmosis) क्या है?

वर्णात्मक पारगम्य झिल्ली पानी को जाने देती है पर नमक या शर्करा जैसे बड़े घुले कणों को रोकती है। अगर दोनों ओर घुले पदार्थ की मात्रा अलग हो, तो पानी झिल्ली से होकर उस ओर जाता है जहाँ घुला पदार्थ ज़्यादा (मुक्त पानी कम) है। पानी की यह गति परासरण है। इसमें कोशिका की ऊर्जा नहीं लगती और यह तभी रुकता है जब दोनों ओर बराबरी हो जाए या दबाव उसे रोक दे।

3D में दाईं ओर नमक बढ़ाने पर ज़्यादा पानी खिंचता है और वहाँ स्तर चढ़ता है।

जंतुओं को पानी और अपशिष्ट क्यों सँभालना पड़ता है

कोशिकाएँ अपशिष्ट बनाती हैं: प्रोटीन टूटने से अमोनिया, यूरिया या यूरिक अम्ल, और फ़ालतू लवण व पानी। ये जमा हो जाएँ तो ज़हर बन सकते हैं। उत्सर्जन इन्हें बाहर निकालता है। परासरण नियमन शरीर में पानी और लवण की सही मात्रा बनाए रखता है।

मीठे पानी के जंतुओं में परासरण से पानी भरता रहता है, उसे बाहर पंप करना पड़ता है। समुद्र के जंतुओं का पानी निकलता रहता है और नमक बाहर करना पड़ता है। ज़मीन के जंतुओं को पानी बचाना पड़ता है।

उत्सर्जन तंत्र का विकास

1. संकुचनशील धानी (मीठे पानी के अमीबा, पैरामीशियम): छोटा बुलबुला जो फ़ालतू पानी भरकर बाहर फेंकता है। यह मुख्यतः पानी का नियंत्रण करती है।
2. ज्वाला कोशिकाएँ या प्रोटोनेफ्रिडिया (चपटे कृमि): एक सिरे से बंद नलियाँ, जिनमें रोमों का गुच्छा हिलता रहता है। वे तरल इकट्ठा करके छिद्रों से बाहर धकेलती हैं। ये पानी सँभालती हैं; ज़्यादातर अमोनिया त्वचा से विसरित होकर भी निकलती है।
3. वृक्कक (नेफ्रिडिया) (केंचुआ और अन्य एनेलिड): हर खंड में कुंडलित नली। रोमयुक्त कीप देह-गुहा में खुलती है और नली छिद्र से बाहर निकलती है। ये अपशिष्ट हटाते हैं और काम के लवण बचाते हैं।
4. मैल्पीघी नलिकाएँ (कीट): आँत से जुड़ी पतली नलियाँ, जो रक्त से अपशिष्ट लेती हैं। ये पानी बचाती हैं, जो ज़मीन के लिए ठीक है।
5. वृक्क (kidney) (कशेरुकी): लाखों छोटे छन्ने जिन्हें वृक्काणु (नेफ्रॉन) कहते हैं। रक्त दबाव से छनता है, शरीर काम की चीज़ें (पानी, शर्करा, लवण) वापस ले लेता है और बाकी मूत्र बनता है।

हर कदम पर ज़्यादा पानी और अपशिष्ट सँभालने की क्षमता और बारीक नियंत्रण आया। गोल कृमियों में सरल नलिकाएँ और विशेष बड़ी कोशिकाएँ होती हैं, जो इसी राह पर हैं।

अपशिष्ट के प्रकार और रहने की जगह

अमोनिया बहुत ज़हरीली है और बहाने के लिए बहुत पानी चाहिए। पानी के जंतु (मछली, अमीबा) इसे सीधे पानी में छोड़ देते हैं। यूरिया कम ज़हरीला है, इसलिए स्तनधारी और उभयचर इसे कुछ देर जमा रख सकते हैं और पानी कम लगता है। यूरिक अम्ल पेस्ट या क्रिस्टल जैसा है और लगभग बिना पानी के निकलता है। यह पक्षी, सरीसृप और कीटों के लिए ठीक है और अंडे के अंदर पानी बचाने में भी मदद करता है।

करके देखो

3D में: कदम 6 पर नमक शून्य करो और स्तर देखो, फिर धीरे-धीरे बढ़ाओ। पहले अनुमान लगाओ कि कौन-सी ओर ऊँचा होगा।

घर पर: आलू की बराबर की दो पट्टियाँ काटो। एक को सादे पानी में और एक को बहुत नमकीन पानी में एक घंटे रखो। कौन कड़ी है और कौन मुलायम? पानी किस ओर गया?

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

• परासरण: पानी झिल्ली से उस ओर जाता है जहाँ घुला पदार्थ ज़्यादा है
• उत्सर्जन = अपशिष्ट निकालना; परासरण नियमन = पानी-लवण का संतुलन
• अमीबा: संकुचनशील धानी। चपटा कृमि: ज्वाला कोशिकाएँ। केंचुआ: वृक्कक। कीट: मैल्पीघी नलिकाएँ। कशेरुकी: वृक्क
• अपशिष्ट: अमोनिया (पानी के जंतु) → यूरिया (स्तनधारी) → यूरिक अम्ल (पक्षी, सरीसृप, कीट)

हल किए गए उदाहरण

आम गलतियाँ

• कहना कि परासरण में नमक चलता है। चलता पानी है; नमक झिल्ली के पीछे रुका रहता है।
• सोचना कि पानी वहाँ जाता है जहाँ पानी ज़्यादा है। पानी वहाँ जाता है जहाँ घुला पदार्थ ज़्यादा (मुक्त पानी कम) है।
• उत्सर्जन (अपशिष्ट निकालना) और मल त्याग (बिना पचा खाना निकालना) को एक समझ लेना।
• सोचना कि ज्वाला कोशिका में आग जैसी लौ है। वह सिर्फ़ रोमों का गुच्छा है जो टिमटिमाती लौ जैसा दिखता है।